论文部分内容阅读
[摘 要]本文主要阐述了微小流量在线测量和自动添加、浮选工艺参数自动测控系统等技术问题。
[关键词]选煤厂 浮选自动化 参数测控系统
中图分类号：TD94.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0110-01
选煤自动控制采用两级控制，即一台完成稳定控制，而另一台担负最佳化控制并收集数据，对选矿过程进行研究；另用一台计算机担负全厂的稳定控制和局部浮选过程的最佳化控制。一些选煤厂在选矿过程的参数尚无可用的检测仪表测定，需要将理论模型和经验方法相结合进行选矿过程的自动控制。
1、微小流量在线测量和自动添加
在入选的原煤中，约有20%是入浮选的粉煤，随着机械化程度的提高，粉煤量的上升，浮选在选煤厂的作用非常重要。浮选自动化效果较好的主要是在浮选矿浆浓度与加药量的控制方面。
1.1、浮选过程的自动化
浮选工艺参数的自动检测和自动控制，是实现工艺过程自动化的重要途径。由于现有技术水平有限，自动检测的浮选参数仅限于入料浓度、矿浆流量和药剂添加量。浮选自动控制系统的主要功能是按自动检测的入料浓度和流量算出入料中的干煤泥量，再按入料中的干煤泥量控制浮选药剂添加量。这个系统的主要功能是：按浮选入料中的干煤泥量控制浮选药剂量；调节补加清水量，保持浮选适宜的矿浆浓度。
在参数自动检测中，浓度及流量分别采用Y密度计和电磁流量计进行检测。给药机采用由步进电动机驱动的齿轮泵，给药机不但能控制给药量，测量电动机的转数，还可以确定药剂的用量。浮选的控制装置采用STD总线工业控制机，浮选的用药量按数学模型计算，操作人员也可按入料煤质的变化进行人工干预，设定吨煤加药量。全部工艺参数都用屏幕显示，并可通过串行接口输到上位机中。实现浮选工艺参数的自动检测和控制，能降低浮选药剂用量，提高浮选精煤的产率。
1.2、浮选工艺参数自动测控系统
我国选煤厂入选煤质多变性，特别是中心选煤厂入选多种煤质，多组浮选机，每组浮选机都需多点加药，或某厂在入选某种煤质时分点需要加药，换一种煤质分点又不需加药。煤质的多变性和各众多分点加药的随时性对控制系统提出了较高要求。因其浮选药剂用量较小，流量计难以真实、准确地反映出实际的药剂流量，所以，影响控制精度。适合浮选工艺参数自动控制需要的药剂流量测量装置和分散多点按比例添加药剂装置，可有效解决了这一问题。
我国各选煤厂中的浮选设备、工艺流程，以及入浮的煤质不同，有的差异较大。一些选煤厂浮选时在矿浆准备器中加入药剂即可，而大部分选煤厂除在矿浆准备器中加入药剂外，浮选机中的分室还要设置加药点，有的一组浮选机设置2个分室加药点。在具体生产中，是否使用分室加药点和使用几个分室点，以及各点所加药剂量可由操作人员控制。特别是在煤质发生变化或矿浆中煤泥粒度分布偏高、发生尾矿跑煤或精煤灰分偏低时，分室加药非常重要，这众多加药点的实现，是由节流差压流量计和电磁阀的精确测控实现的。
另一种分散多点按比例加药装置。这种装置由电流频率转换电路、单稳开关电路和电磁阀DP组成。每种药剂有几个加药点，就设几个单稳开关和电磁阀。各加药点加药量的比例粗调由电磁阀出口嘴子的开度决定，而细调通过电位计RW：改变单稳开关的暂态保持时间实现。单稳开关和电磁阀是以一台浮选机作为一组，其中第一个电磁阀装在搅拌桶或矿浆准备器上，加量最大，其他电磁阀装在浮选机的有关各室上。
2、浮选工艺参数自动测控系统
2.1、调节控制的工艺参数
为稳定产品质量、节省药剂，并使产率最高，入浮煤浆浓度和药剂添加量要配合在最佳数值，设置药剂量自动跟踪入浮煤浆浓度和干煤泥量系统。
为保证矿浆准备器大料稳定，同时又无溢流，在准备器中设置液位自动控制机构，用以减少电耗和防止入浮煤泥过于粉碎。
2.2、系统测量仪表和执行机构的设置
如图1所示，测量原矿浆的电磁流量计5和浓度计6的信号相乘，得到入浮原矿干煤泥量信号；测量滤液量的电磁流量计8的信号乘以滤液浓度（此浓度很低、变化小，用恒定值代表），得到由滤液带进浮选系统的循环干煤泥量信号，此信号与上面得到的原干煤泥量相加，得到入浮选系统的总干煤泥量，把它除以要求的入浮矿浆浓度，得到要求的入浮矿浆流量，流量减去入浮原矿浆与滤液流量之和，即得到入浮矿浆浓度并且等于给定最佳时应加入的稀释水流量；经过运算处理后输出信号控制电控液动执行器2带动阀门3关启，使加水量满足要求。同时控制系统发出工作浮选机单台通过量上下限报警信号，技术人员按这个信号增减浮选机工作台数，使浮选机处理量在最佳范围内。
K—以微处理机为核心的控制柜；Y—矿浆准备器；M1，M2…Mn—浮选机；
D1，D2…Dn—设置在矿浆准备器上的加药电磁阀；
d1，d2…dn—设置在浮选机分选室上的加药电磁阀；
1，5，8，11—浮选稀释水、入料、滤液、尾矿流量计；6，13—原矿浆、尾矿浓度计；
2，7，10—带位置显示的电控液动执行機构；3，4，12—调节装置（阀门）；
9—矿浆准备器液位显示；14—差压计；15—节流孔板；16—蓄能滤波器；17—药剂桶
注：14、15、16、17、D、d并列平行的双系统，一套是捕收计，另一套是起泡剂系统。
2.3、矿浆准备器液位自动控制
矿浆准备器中的液位测量采用单管差压计式，在此测量信号高或低于给定值时，其偏差值经PID运算处理后输出信号，控制电控液动执行器7带动阀门4关启，保证矿浆准备器内液位稳定，使其没有无规则溢流，以减少电耗和煤泥破碎。各选煤厂中的原矿浆泵都有不同程度的湍流现象，液位测控装置能够消除其导致的不良影响。
2.4、计算机浮选工艺数据采集系统
为配合浮选系统工艺过程控制，应用微处理机浮选工艺数据采集系统。能在原有过程控制变送器的基础上，对原矿浆流量和浓度、稀释水流量、捕集剂量、起泡剂量生产现场工艺参数变送器的信号实现实时采集和处理；计算瞬时干煤泥量、总入料量、尾干矿量、精煤产率、入浮浓度等非直接测量工艺参数；对原煤浆、干煤泥、总入料、药剂等进行累积，计算各项基本生产指标；自动显示各项参数，自动定时打印主件报表。数据采集系统程序主要由采样程序、秒数据处理程序、人机对话程序、打印程序、自检程序等组成。计算机系统以数字直接显示工程单位数据，并可随时修改标定变换系数。
微处理机浮选工艺数据采集系统实现了对工艺参数的统计计量，并适时计算与打印出各项生产指标和生产报表，为生产管理提供及时、可靠的数据资料及科学依据。
[关键词]选煤厂 浮选自动化 参数测控系统
中图分类号：TD94.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0110-01
选煤自动控制采用两级控制，即一台完成稳定控制，而另一台担负最佳化控制并收集数据，对选矿过程进行研究；另用一台计算机担负全厂的稳定控制和局部浮选过程的最佳化控制。一些选煤厂在选矿过程的参数尚无可用的检测仪表测定，需要将理论模型和经验方法相结合进行选矿过程的自动控制。
1、微小流量在线测量和自动添加
在入选的原煤中，约有20%是入浮选的粉煤，随着机械化程度的提高，粉煤量的上升，浮选在选煤厂的作用非常重要。浮选自动化效果较好的主要是在浮选矿浆浓度与加药量的控制方面。
1.1、浮选过程的自动化
浮选工艺参数的自动检测和自动控制，是实现工艺过程自动化的重要途径。由于现有技术水平有限，自动检测的浮选参数仅限于入料浓度、矿浆流量和药剂添加量。浮选自动控制系统的主要功能是按自动检测的入料浓度和流量算出入料中的干煤泥量，再按入料中的干煤泥量控制浮选药剂添加量。这个系统的主要功能是：按浮选入料中的干煤泥量控制浮选药剂量；调节补加清水量，保持浮选适宜的矿浆浓度。
在参数自动检测中，浓度及流量分别采用Y密度计和电磁流量计进行检测。给药机采用由步进电动机驱动的齿轮泵，给药机不但能控制给药量，测量电动机的转数，还可以确定药剂的用量。浮选的控制装置采用STD总线工业控制机，浮选的用药量按数学模型计算，操作人员也可按入料煤质的变化进行人工干预，设定吨煤加药量。全部工艺参数都用屏幕显示，并可通过串行接口输到上位机中。实现浮选工艺参数的自动检测和控制，能降低浮选药剂用量，提高浮选精煤的产率。
1.2、浮选工艺参数自动测控系统
我国选煤厂入选煤质多变性，特别是中心选煤厂入选多种煤质，多组浮选机，每组浮选机都需多点加药，或某厂在入选某种煤质时分点需要加药，换一种煤质分点又不需加药。煤质的多变性和各众多分点加药的随时性对控制系统提出了较高要求。因其浮选药剂用量较小，流量计难以真实、准确地反映出实际的药剂流量，所以，影响控制精度。适合浮选工艺参数自动控制需要的药剂流量测量装置和分散多点按比例添加药剂装置，可有效解决了这一问题。
我国各选煤厂中的浮选设备、工艺流程，以及入浮的煤质不同，有的差异较大。一些选煤厂浮选时在矿浆准备器中加入药剂即可，而大部分选煤厂除在矿浆准备器中加入药剂外，浮选机中的分室还要设置加药点，有的一组浮选机设置2个分室加药点。在具体生产中，是否使用分室加药点和使用几个分室点，以及各点所加药剂量可由操作人员控制。特别是在煤质发生变化或矿浆中煤泥粒度分布偏高、发生尾矿跑煤或精煤灰分偏低时，分室加药非常重要，这众多加药点的实现，是由节流差压流量计和电磁阀的精确测控实现的。
另一种分散多点按比例加药装置。这种装置由电流频率转换电路、单稳开关电路和电磁阀DP组成。每种药剂有几个加药点，就设几个单稳开关和电磁阀。各加药点加药量的比例粗调由电磁阀出口嘴子的开度决定，而细调通过电位计RW：改变单稳开关的暂态保持时间实现。单稳开关和电磁阀是以一台浮选机作为一组，其中第一个电磁阀装在搅拌桶或矿浆准备器上，加量最大，其他电磁阀装在浮选机的有关各室上。
2、浮选工艺参数自动测控系统
2.1、调节控制的工艺参数
为稳定产品质量、节省药剂，并使产率最高，入浮煤浆浓度和药剂添加量要配合在最佳数值，设置药剂量自动跟踪入浮煤浆浓度和干煤泥量系统。
为保证矿浆准备器大料稳定，同时又无溢流，在准备器中设置液位自动控制机构，用以减少电耗和防止入浮煤泥过于粉碎。
2.2、系统测量仪表和执行机构的设置
如图1所示，测量原矿浆的电磁流量计5和浓度计6的信号相乘，得到入浮原矿干煤泥量信号；测量滤液量的电磁流量计8的信号乘以滤液浓度（此浓度很低、变化小，用恒定值代表），得到由滤液带进浮选系统的循环干煤泥量信号，此信号与上面得到的原干煤泥量相加，得到入浮选系统的总干煤泥量，把它除以要求的入浮矿浆浓度，得到要求的入浮矿浆流量，流量减去入浮原矿浆与滤液流量之和，即得到入浮矿浆浓度并且等于给定最佳时应加入的稀释水流量；经过运算处理后输出信号控制电控液动执行器2带动阀门3关启，使加水量满足要求。同时控制系统发出工作浮选机单台通过量上下限报警信号，技术人员按这个信号增减浮选机工作台数，使浮选机处理量在最佳范围内。
K—以微处理机为核心的控制柜；Y—矿浆准备器；M1，M2…Mn—浮选机；
D1，D2…Dn—设置在矿浆准备器上的加药电磁阀；
d1，d2…dn—设置在浮选机分选室上的加药电磁阀；
1，5，8，11—浮选稀释水、入料、滤液、尾矿流量计；6，13—原矿浆、尾矿浓度计；
2，7，10—带位置显示的电控液动执行機构；3，4，12—调节装置（阀门）；
9—矿浆准备器液位显示；14—差压计；15—节流孔板；16—蓄能滤波器；17—药剂桶
注：14、15、16、17、D、d并列平行的双系统，一套是捕收计，另一套是起泡剂系统。
2.3、矿浆准备器液位自动控制
矿浆准备器中的液位测量采用单管差压计式，在此测量信号高或低于给定值时，其偏差值经PID运算处理后输出信号，控制电控液动执行器7带动阀门4关启，保证矿浆准备器内液位稳定，使其没有无规则溢流，以减少电耗和煤泥破碎。各选煤厂中的原矿浆泵都有不同程度的湍流现象，液位测控装置能够消除其导致的不良影响。
2.4、计算机浮选工艺数据采集系统
为配合浮选系统工艺过程控制，应用微处理机浮选工艺数据采集系统。能在原有过程控制变送器的基础上，对原矿浆流量和浓度、稀释水流量、捕集剂量、起泡剂量生产现场工艺参数变送器的信号实现实时采集和处理；计算瞬时干煤泥量、总入料量、尾干矿量、精煤产率、入浮浓度等非直接测量工艺参数；对原煤浆、干煤泥、总入料、药剂等进行累积，计算各项基本生产指标；自动显示各项参数，自动定时打印主件报表。数据采集系统程序主要由采样程序、秒数据处理程序、人机对话程序、打印程序、自检程序等组成。计算机系统以数字直接显示工程单位数据，并可随时修改标定变换系数。
微处理机浮选工艺数据采集系统实现了对工艺参数的统计计量，并适时计算与打印出各项生产指标和生产报表，为生产管理提供及时、可靠的数据资料及科学依据。